精細化項目實驗在PLC教學中的應用

蔣建明，朱正偉，馬正華，徐守坤，史兵（1.常州大學懷德學院，江蘇靖江，14500；. 常州大學信息科學與工程學院，江蘇常州，13064）

精細化項目實驗在PLC教學中的應用

蔣建明1,2，朱正偉1,2，馬正華2，徐守坤2，史兵2
（1.常州大學懷德學院，江蘇靖江，214500；2. 常州大學信息科學與工程學院，江蘇常州，213064）

項目驅動教學可以激發學生學習興趣和提高學生分析問題、解決問題的能力，更好地把理論知識與實踐應用相結合。該教學是在項目任務已經實現的基礎上，對軟硬件進行優化控制，使軟件更加簡潔，運行速度更快，項目實現更加工程化。

精細化；項目實驗；PLC

0 引言

可編程序控制器(Programmable Logic Controller,PLC)把計算機的計算功能、靈活性和通用性等優點與繼電器接觸控制系統操作簡便、價格低廉等優點相結合，是一種適用于工業控制的通用裝置。隨著網絡信息技術的發展，功能不斷增強，已經從以前的單機控制發展到大型工業網絡控制。傳統PLC教學中主要以教師的上課知識傳授為主，學生的被動接收為輔，學生學習的主動性和創造性動力受到壓制，不利于培養學生的學習興趣和鉆研精神，張曉海等提出了教學要以人為本，充分發揮教師“主導”和學生的“主體”作用，PLC技術是一門實踐性和應用型很強的課程，課程教學應盡可能為學生在校學習和企業工作創造無縫對接。精細化項目實驗教學通過任務實現到精細化控制的過程進一步提高學生的動手能力。

1 例程分析

精細化項目教學首先采用基本指令和常規方法實現規定要求，然后從節約系統軟、硬件資源和提高工作效率的角度不斷優化程序。例如要求當按下啟動按鈕，每隔5秒順序顯示1、2、3、4、5，當按下停止按鈕后，一直等到顯示完“5”后才停止。

1.1 基本指令法設計

圖1 順序功能圖

順序功能圖如圖1所示，工作過程共分為6步（M0.0, M2.0~M2.4），其中在M2.0~M2.4各步中通過譯碼器分別顯示0~5，該程序共消耗5個定時器（T37~T41），梯形圖主干網絡如圖2所示，共使用10個網絡，M0.0,M2.0~M2.4不同步時對應不同的網絡。除控制開始、停止的網絡以及為譯碼輸出的三個網絡外，還需要6個網絡。

圖2 主干網絡的基本指令實現

1.2 轉移指令法設計

在采用基本指令法完成要求功能的基礎上，應用功能指令對程序進一步優化。轉移指令法共采用7個網絡完成了同樣功能,主干網如圖2所示。通過轉移功能指令不僅節省了3個網絡，而且節省了4個內部定時器（只用了1個定時器產生定時脈沖）。

圖3 主干網絡的轉移指令法

1.3 觸摸屏控制顯示

觸摸屏在工程實踐中得到了廣泛應用，它和PLC之間可以通過RS-485或以太網通信，除了可以直觀顯示數字、圖形曲線外，還可以節省PLC的I輸入寄存器觸點和Q輸出寄存器觸點。本實驗采用威綸MT6070ih觸摸屏通過RS-485與西門子S7-200通信，實驗中使用兩個位狀態切換開關作為啟動和停止按鈕，啟動按鈕設置如圖4所示，開關類型選擇復歸型，分別寫入S7-200的M0.0,M0.1位存儲器位，節省了S7-200的2個I輸入過程映象寄存器位。M0.0屬性設置如圖4所示。輸出值直接輸入MB2字節，節省了3個Q輸出過程映象寄存器位。觸摸屏實驗結果如圖5所示。

圖4 觸摸屏輸入觸點設置

圖5 觸摸屏實驗演示

2 項目實驗要求及分析

2.1 項目要求

為達到更好的實驗效果，精細化項目實驗教學必須具備一定的硬件及軟件條件。

（1） 硬件設備條件：要求學校配備能完成實驗教學任務的計算機、PLC、實驗箱（或工作臺）、觸摸屏等設備，實驗項目難易度適中，與生產實踐相關聯。

（2） 教師要求：精細化項目教學首先要求教師具備較高的專業知識和實踐應用能力，教師需要根據電氣控制技術的發展狀況與趨勢，設計合理的實驗項目，引導學生不斷優化項目設計方法。

（3） 學生要求：要求學生在實驗之前根據實驗任務要求，查閱相關資料完成程序設計，以三人為一小組，各小組成員進行討論和完善優化程序，使學生帶著疑問和迫切的求證心態參加實驗，不僅提高了實驗效率，而且鞏固了知識點。

2.2 項目實驗教學分析

在精細化項目教學過程中有兩項影響教學效果的關鍵要素。

（1） 提高學生學習的主觀能動性

PLC教學過程中多使用現場演示教學，一方面加深對新知識點的影響；另一方面增強學生自己動手實驗的愿望，例題講解過程中能講解一些與生產實踐緊密聯系的實例，吸引學生注意力，提高學生學習興趣。在此前提下，一些學生會產生提高動手能力，縮小課堂知識與工作實踐距離的愿望。

（2） 項目分析

項目完成后，需要分析基本指令實現和不斷優化程序的思路，逐步訓練學生的思考方法，分析對項目的延伸和拓展。最后討論不同分組實現項目任務的不同方法，比較不同設計方法的優缺點，改善學生優化程序設計的策略。

3 項目總結

PLC控制技術是一門實踐性和綜合性強的課程，學生只有在掌握理論基礎的條件下，通過實驗不斷提高動手能力。在以教學為主的本科院校及高職院校，PLC的項目實驗教學對培養當前緊缺的高技能電氣應用型人才至關重要。對多次教學效果分析，在精細化項目實驗教學中，學生學習的積極性得到激發，大多數學生求知氛圍濃厚，部分學生確定了鉆研PLC技術的目標，提高了學生發現問題、解決問題的能力。

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[5]劉國光.任務驅動法在單片機教學中的應用[J].高等教育研究學報，2004,27(4):74-75.

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Refinement of experimental projects in PLC Teaching

JIANG Jianming1,2，ZHU Zhengwei1,2，MA Zhenghua2，XU Shoukun2，SHI Bing2
(1.Huaide College，Changzhou University，Jingjiang Jiangsu，214500；2.School of Information Science＆ Engineering，Changzhou University，Changzhou Jiangsu，213064)

The project-driven teaching can stimulate student’ interest in learning and improve the ability to analyze and solve problems, and better integrate theoretical knowledge and practical application. The teaching is based on the realization of the task and optimal control hardware and software It makes the software easier, faster, more engineering project realization. Keywords: refine; experiment project; PLC

蔣建明(1970-，男，江蘇丹陽，副教授，博士，主要從事計算機遠程測量與控制研究。

江蘇省高等教育資助項目（2015JSJG111），常州市應用基礎研究計劃（CJ20159035）